CN105980209B - 车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明系关于行动通信系统(10)，其具有安全驾驶系统中央微处理器(14)，其与车辆控制器区域网路或CAN汇流排通信网路（11）接合以及在多个收发机微控制器（39）与其各别和分离的模组(22，23，26，27，28，30，64)之间进行通信以远程地监视车辆的操作以及远程地对车辆执行命令。

Description

车辆控制系统

优先权/交叉引用相关申请

本申请案请求2014年1月15日提交的美国第61/927692号临时专利申请案为优先权。

技术领域

本发明系关于一种具有安全驾驶系统微处理器的行动通信系统，其与车辆的控制器区域网路(CAN汇流排)接合以及在多个收发机微控制器与及其各自以及分离的模组之间通信以远程地监视车辆的操作以及对车辆远程地执行命令。

发明背景

本发明耦合到控制器区域网路或CAN汇流排，其为车辆汇流排标准设计在没有主计算机情况下允许微控制器以及装置在车辆内彼此通信。CAN汇流排是一种讯息为主的协议特别地设计作为汽车应用。CAN汇流排为使用于现代汽车机载车辆诊断(OBB-II或任何更新版本)标准的协议。OBD-II标准自1996年以来已经强制要求于美国所有小轿车以及轻型卡车。CAN汇流排是一种用于连接电子控制单元(ECD)之多主控广播串联汇流排标准。CAN网路通常连接感测器，促动器以及其他控制装置，该装置经由主处理器以及CAN控制器加以连接。汇流排的每个节点需要主处理器以及各自可具有感测器，促动器以及控制装置与之相连以及CAN控制器用于串联地发送位元至汇流排以及收发器由其中接收。本发明通过OBD界面连接到CAN汇流排，以及适于连接到现有车辆上OBD或将纳入新的车辆，以及提供行动通信于多个收发机微控制器以及分离的模组之间。每个模组，诸如音频-视频，速度，全球定位系统，加速表，行动电话，蓝牙，容许值记忆体以及呼气测醉器，在相同的CAN汇流排上藉由分配给CAN汇流排上每一模组之整体化收发器即时地通信。CAN汇流排是用于各种系统之连接电子控制单元(ECU)的多主控串联汇流排标准。通常电子控制多个单元包括电子控制单元，传输装置，门与镜子调整，电池以及充电以及可能需要控制致动器以及接收来自车辆感测器的反馈。

发明内容

本发明是车辆控制系统，其用于在具有CAN汇流排通信网路之车辆中远程地监视以及执行控制命令。安全驾驶系统中央微处理器将多个模组或结点配对至CAN汇流排通信网路。多个模组包含全球定位系统以及加速表，以及决定速度限制模组以决定出车辆位置之速度限制，以及容许值比较器模组以决定出速度限制容许值。收发器可以与多个模组的数据通信。系统包括用于接收从收发机发送出数据的远程无线通信装置，以及具有远程地对CAN汇流排网路执行控制命令之小应用程式的无线通信装置，其限制车辆操作以回应由多个数据模组所接收的数据。因而远程地监视车辆操作以及可以从无线通信装置远程地执行控制命令。

附图简单说明

所包含附图在于提供更进一步了解本发明，以及加以并入以及构成说明书的一部分，其列举本发明的实施例以及随同说明书作为解释本发明的原理。

在附图中：

图1是依据本发明之通信网路的广泛概述图。

图2是具有OBD II连接界面之通信网路的概略图。

图3是依据本发明具有耦合至OBD II连接之CAN汇流排的通信系统模组图。

图4是本发明硬体的模组图。

详细说明

参考图1以及图2，行动通信系统10可加入至汽车CAN汇流排网路11以在多个收发机微控制器与其各自以及分离的模组之间进行通信。本发明行动装置可藉由连接至板界面或连接器上的车辆之机载诊断(OBD-II)或至未来的机载诊断系统而加入至CAN汇流排，其使用于利用SAE J1932-JI939以及IS09141-2标准的车辆中作为目前行动通信系统10之OBDII界面，其能够远程地控制速度，警告用户，父母，监护人，公司企业，学校，出租车，租赁，保险，政府，城市以及法院，超速及事故以及地点之管理单位。视频/音频数据记录器12记录每个事件以及储存所记录之数据，其系藉由安全驾驶系统中央处理单元以及伺服器13中记忆体以及微型SD卡进行储存。

每个模组，即音频，视频，速度，全球定位系统，加速表，行动电话，蓝牙，容许值记忆体以及呼气测醉器即时地运作以及在相同CAN汇流排通信网路上接收数据，其藉由分配给CAN汇流排上每个模组之整体收发器进行通信。目前行动装置包含安全驾驶系统中央微处理器14，其作为"交通警察"以引导以及观察安全驾驶系统的每个模组与其各自专用CAN汇流排微收发器之间的数据。该中央微处理器装载硬件/软件，其由开发者及/或最终用户预先装载以及决定。

CAN汇流排通讯网路11可以在图1中看到，其具有从卫星以及从GPS天线16以及蓝牙天线17以及膝上型计算机18以及从智能手机20输入。这些输入如图2所示可由OBD II连接21施加于CPU 14。CPU控制呼气测醉器模组22以及道路规范模组23以控制最大速度或其他车辆的功能。CPU 14连接至行动电话界面24以及控制蓝牙25以及加速表26。GPS界面27亦耦合到CPU如同视频/音频模组28。CPU 14具有内置防篡改模组以及连接到COM通信端口31。亦连接WIFI天线作为无线网路通信。

道路速度模组23能够利用预先装载硬体加以程式化，其设定为发送警报及/或限制速度到疏忽者如同监管人员在现场。目前行动装置30可以直接卡住油门以及限制速度以及可以下降油门位置或者关闭燃料如同硬体的功能。该模组在CAN汇流排网路31上，其再连接至其本身CAN汇流排微型收发器，其具有高速定时更新之CAN汇流排控制器的道路速度状态连通至安全驾驶系统中央微处理器14。

安全驾驶系统中央微处理器连接到收发器CAN汇流排控制器微处理器，其连通道路速度参数，以及使用预先装载硬体/软体，该软体可由可允许容许值程式库存取，以及预先装载容许值范围，目前行动装置可在该范围内操作。每个模组在CAN汇流排网路上测试以及每个模组在CAN汇流排上具有自己独特的辨识标志，这意味着所有模组被唤醒以及对网路进行监听以及接收高定时速度之数据以在OBD II网路上达到最大解析度。

因而，中央微处理器14接收来自加速表32之信号，其表示过度加速正在或已发生超过预先加载到容许值比较器微处理器之限制值(存储在可允许限制值资料库中之预定限制值)，警报通过行动电话界面传送至收件人的智能手机应用程式，平板电脑或计算机，其决定于SDS行动装置如何程式化。发动机关闭或在35％的功率下工作以及假如已发生冲击，警报被发送到紧急收件人。角加速表在加速表相同的网路上以及侦测过度的移动以及冲击数据再将信号发送到CAN汇流排收发器微处理器，其操作嵌入式行动电话数据机以及再发送出警报到收件人。

内置GPS模组34包含相同的CAN汇流排收发器微处理器，其配置至目前行动CAN汇流排网路上GPS模组。GPS模组34传输速度，航向以及位置至预先程式化容许值比较器，其再将警报发送给收件人，以及经由启用能够发出声响之扬声器提供语音警报。

音频/视频模组28包含其本身专用的CAN汇流排收发器之微处理器，其在其他埋嵌模组之相同的网路上操作，再次地音频/视频模组具有自己独特的信号，经由CAN汇流排网路31发送以及接收。视频数据藉由立体数位照相机38加以记录以及该数据存储于微型SD卡上以供日后查核。微型SD卡是可移动的以及容量存储可升级的。当电路告知模组以前视图及后视图记录时藉由光学接近触发进行记录。照相机38可以读取道路限速标志以及音频/视频模组28可以解译数字。此外，日后当路标以及速度限制为光学条形码时，现在的行动装置将能够读取这些类型的标志如同使用RFID标签。

容许值比较器微处理器40具有专门的收发器微控制器41，其与CAN汇流排进行通信，以及始终处于启用状态以及监视汇流排以及藉由硬体/软体进行比较储存于记忆体中之数据，其由业主/开发人员决定。它是设定限制值之比较器，例如对速度，位置，视频以及加速表/角加速表作比较。目前行动装置是软体/硬体为主的系统。

目前行动装置30利用收发机控制器在具有嵌入式Wi-Fi以及蓝牙之网路CAN汇流排上操作，这两个模组的目的在于数据之上传以及下载，当硬体为需要时。

中央处理单元14具有外部独立参考模组，其具有时钟用于记录系统的时间以及日期，以及精确度为石英晶体控制的。

目前行动装置30包括TFT液晶显示器43，其显示速度，位置，传入以及传出行动电话呼叫，警报以及具有预设的容许值，其具有操作系统容许值比较器40以及将决定之未来应用程式。

目前行动装置30包括无线网路46天线以及蓝牙47天线用于与其他行动装置配对。该系统30还具有嵌入式麦克风以及扬声器，以及包含行动电话天线以及CDMA或GSM行动电话数据机，其具有专用收发器微控制器。存在内部的应急按钮，可以是机载系统或远程地控制或固线式的选项。

更具体地参考图3，提供紧急按钮用以通知家长，监护人，商家，监视者，当局以及其他紧急情况。OBDII界面45使用美国，欧洲以及亚洲标准。图形显示模组43可目视地加以安装以通知被监测情况的用户，其包括使用中车辆的正常OBDII功能。该功能能够经由CAN汇流排网路即时地看到，其是所有现代汽车的正常操作的一部分。假如车辆发生故障或车辆超过使用者界定之操作限制的预定限制，听觉以及视觉两者警报将显示系统屏幕43上。CPU比较资料库为使用者所界定车辆操作之可接受限制的资料库，其储存于CPU 14中。依据使用者所界定之限制，假如超出这些预先设定之限制，则CPU发出警报至各方以及使用中的车辆。操作可以藉由内部4G电话数据机进行加以监测。这些警报可以发送到智能手机，电脑或平板电脑以外的用户。车辆然后可以置于紧急顺利回航模式下，假如需要情况或程式化于SDS装置内。

USB端口能使SDS装置与其它行动装置以及计算机接合以作软体交换或升级。

在系统中存在12个CAN汇流排收发器，其能够使收发器微控制器14易于经由CAN汇流排网路31与每个模组。传送至以及接收自目前装置每一各别模组之数据双工交换连接到各别独立的收发器，其允许模组经由CAN汇流排网路对例如速度，GPS，加速表，行动电话数据机音频，容许值微处理器，呼气测醉器，无线网路，蓝牙以及OBDII车辆界面，及CAN汇流排收发器微处理器NXP LPC系列作通信。

无线网路模组45允许系统具有内部无线通信。蓝牙模组47允许其它行动装置藉由蓝牙连接。共处理器48被使用来补充主CPU 14的功能。

容许值比较器资料库为储存于系统CPU中车辆操作可接受限制值之使用者所界定的资料库。假如这些预设的限制值超出依据用户所界定之限制值，CPU则发出警报至各方以及使用中车辆。操作可以藉由内部4G电话数据机进行监测。这些警报可以被发送到智能手机，电脑或平板电脑以外的用户。车辆然后可以置于紧急顺利回航模式下，假如需要情况，或系统程式化。

功率缓冲器电路48被用于减少在系统中可能出现的电压尖峰以及瞬变。

行动系统30藉由模组50中OBDII界面监视车辆的行进速度。预定的速度限制安装在中央微处理器以及微比较器以保持在预设范围内。该系统采用立体摄像机38以查看预定使用公告速度限制连同谷歌或类似的地图之视觉显示。超出CPU预设限制值之超速将提醒用户，父母，监护人或超出限制之监督人员。行动系统将触发紧急顺利回航功能，假如启用预定程序。其它特征可以被程式化，一旦由DOT许可将藉由燃料喷射控制或油门位置而减少速度。

角加速表(离心力表)对CAN汇流排收发器提醒车辆快速地偏离路线或未能适当地顺利地越过道路的急弯。

全球定位感测器31或GPS被安装在系统中以辨识以及定位车辆以及驾驶员以及它们的位置。当信号被下送到CAN汇流排网路时此功能可用于机载4-G数据机。行动电话数据机再通知发生事件的收件人于他们的智能手机，平板电脑或计算机上。

按装容许值比较器微处理器40以监视信号，其可藉由安全驾驶系统中央微处理器经由OBDII CAN汇流排网路以及GPS系统看到。比较器依据系统预先程式化监测这些信号以辅助超过限制值情况例如超速或不当车辆操作。范例包括鲁莽驾驶，其依据加速表程式设定限制值之事故。父母，企业或其他监督员依据监督程式将车辆的位置预先设定行驶距离限制于系统内。车辆可以缓慢下来或置于紧急顺利回航模式以及藉由内部4-G数据机经由CAN汇流排网路将警报发送至配备有SDS硬体/软件的智能手机，电脑以及平板电脑之收件人，父母或监督员。

当CPU辨识预定限制值范围之外的车辆操作，信号经由CAN汇流排发送至4-G行动电话数据机51，以提醒其他各方车辆的不当操作或发生紧急情况。这些警报可能是意外或超出容许值比较器41的限制值之超速。

呼气测醉器分析仪22可作为一个选项以防止假如驾驶人在不适情况下操作车辆。该呼气测醉器分析仪以软件加以启用。系统将以任何方式防止车辆启动或操作，其包括篡改OBDII车辆界面dx的警报。

按装加速表32以及用于标示出车辆操作的角度项目条件，以表示车辆是否涉及事故以及进而发送信号至摄影机，4G数据机以及机载系统记录装置以及发送信号以提醒收件人车辆发生事故或驾驶超越预定可接受的范围。收件人可以藉由智能手机，平板电脑或计算机监视装配该系统之车辆。

音频/影像包括一对前视以及后视之立体摄像机38于机载系统的车辆上以提供车辆周围的全景影像以及记录影像以及在碰撞情况或另一车辆或物体进入预定空间或距离为系统预定限制所揭示情况时开始。记录被存储在SDS装置的微型SD卡中，以及假如在允许情况，该系统可以提供视频流至机载4G数据机送达智能电话，平板电脑或计算机。当违反距离或空间的预定限制时，开始记录。

附图4是本发明安全驾驶系统(SDS)62之硬体模组图。硬体从无线通信装置61例如为智能手机或平板电脑上应用程式接收设定60。在手机上的应用程式可以在任何时间发送新的设定至安全驾驶系统(SDS)。当收到新设定，它们存储(61)在SDS上非易失性记忆体中。系统侦测到车辆速度(64)，以及确定速度是否超过设定低限值(65)。具有该部份之开始区段再三地重复执行。其藉由侦测到车辆速度以及确定速度是否超过设定低限值开始，其可藉由允许误差控制器以及比较器来确定(参阅图3)。当车辆移动速度快于设定的低限值，例如超过速度限制5MPH时，将执行其他区块。假如车辆移动快于速度限制值为预先设定之限制以及测定为高速度，"是"信号发送到智能手机61或列表之智能手机。假如测定为"否"，连续性地再次检查车辆的速度。每一道路之速度限制储存在装置中或者在远端之资料库中或藉由车辆行驶之高速公路或道路所公告的速度限制以视觉方式决定出，以及其位置由GPS系统测定出。假如高速的测定(66)为"是"，讯息被发送到列表之人员处，以及其藉由设定加以指定。讯息(67)可以藉由短讯息系统(SMS)，电子邮件或电话发送。

假如高速测定(66)为"是"时，则发动机转速被控制(68)，以及藉由发送OBDII讯息至发动机以限制发动机速度70。假如测定为"否"，再次检查车辆的速度。假如车辆移动超过小的设定低限值，如5MPH，应用程式侦测(71)是否正发送短信或其他电话使用已由驾驶员电话的应用程式报告。假如被侦测之速度高于设定的容许值，鲁莽驾驶72之通知发送至列表之人员以告知鲁莽驾驶。

假如车辆移动超过容许低限值，加速度表74之读取确定横向移动，前向移动以及反向移动以确定是否超出设定中所储存之低限值，以及确定是否为鲁莽驾驶(75)。读到高于彽限值表明鲁莽驾驶，以及讯息藉由短信或电子邮件或手机发送(76)至列表之人员。

每分钟地发送GPS位置以连续地追踪车辆的位置。一旦气囊被启动或加速表测定出事故(81)，讯息(82)被发送到列表之人员以报告发生事故。任何时间车辆移动超过速度限制的容许低限值将读取加速度表。假如发生意外确定为"是"，讯息将藉由短信，电子邮件，或电话发送。

本发明中使用的应用程式具有三个不同的版本以及所有情况使用安全驾驶系统(SDS)。驾驶应用程式允许司机从车辆SDS得到警报以及显示讯息至超速，鲁莽驾驶或事故的驾驶者以及侦测车辆中智能手机发短信或不安全使用。该手机的应用程式查寻电话上任何按键的使用。应用程式选择性设定可包含当侦测到发短信或不安全的使用情况时不能使用手机。手机将保持不能使用，因此没有发生不安全使用，直到客户应用程式启动该手机。假如手机没有不能使用，而其他手机应用程式送来讯息则发生传送短信或不安全使用。只有客户的应用程式可以用来设定SDS之设定。客户应用程式上设定可以发送到SDS，其由图4应用程式60接收之设定值接收。

此时非常清楚地显示出与车辆的OBD II CAN汇流排网路接合以在多个收发机微控制器与其各别以及分离的模组之间作通信的行动通信系统已加以说明，同时非常清楚地显示出本发明安全驾驶系统与未来的技术例如新的OBD标准一样地运作良好。然而，本发明不应被视为受限于所显示的形式，其将被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (18)

1.一种远程地监视以及执行控制命令的车辆控制系统，其包含：具有CAN汇流排通信网路之车辆;安全驾驶系统中央微处理器，可操作地连接至CAN汇流排通信网路，以及全球定位系统以及加速表;容许值比较器微处理器接合至安全驾驶系统中央微处理器以及具有使用者界定之车辆操作可允许限制值资料库,容许值比较器微处理器接合至决定车辆位置处速度限制值之决定速度限制构件因而决定出安全驾驶速度;收发机与安全驾驶系统中央微处理器进行数据通信;远程无线通信装置用于接收来自收发器发送的数据，该无线通信装置具有小应用程式以远程地对安全驾驶系统中央微处理器执行控制命令以远程地控制车辆的操作以回应由多个数据模组所接收的数据;因而车辆的操作能够加以监视以及车辆控制命令可以由无线通信装置远程地加以执行。

2.如权利要求1之车辆控制系统，其中速度限制决定构件藉由读取速度限制之资料库决定出车辆位置的速度限制。

3.如权利要求2之车辆控制系统，其中该速度限制之资料库位于远离车辆处。

4.如权利要求1之车辆控制系统，其中车辆具有摄像机在其中以及速度限制决定模组藉由摄像机目视读取公告的速度限制以决定车辆位置的速度限制。

5.如权利要求1之车辆控制系统，其中安全驾驶系统中央微处理器以及可操作地经由OBD-II连接器连接到CAN汇流排通信网路。

6.如权利要求1之车辆控制系统，其中远程无线通信装置为智能手机。

7.如权利要求1之车辆控制系统，其中车辆控制系统包含蓝牙通信以配对车辆机载远程无线通信装置，因而车辆操作员可以监视其驾驶。

8.如权利要求1之车辆控制系统，其中具有构件用于侦测车辆中无线通信装置之传送短信以及通知远程无线通信装置。

9.如权利要求1之车辆控制系统，其中车辆控制系统中央微处理器侦测出加速度计读数，以及决定该车辆潜在的鲁莽驾驶以及将决定传送至远程无线通信装置。

10.一种远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其包含下列步骤:将安全驾驶系统微处理器连接至车辆的CAN汇流排通信网路，以及至全球定位系统以及加速表;将容许值比较器微处理器接合至安全驾驶系统微处理器, 容许值比较器微处理器具有使用者界定之车辆操作可允许的限制;连续地量测车辆速度,该车辆连接安全驾驶系统微处理器;连续地监视车辆位置处之车辆速度限制, 该车辆具有安全驾驶系统微处理器;由使用者界定之车辆操作可允许限制值资料库决定车辆速度超过容许比较器所设定容许值;发送超过设定容许值之车辆速度至远程无线通信装置;以及发送来自远程无线通信装置之车辆控制命令至中央处理器;因而车辆操作能够加以监视以及控制命令从无线通信装置远程地执行。

11.如权利要求10之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含藉由搜寻位于车辆位置处速度限制资料库之决定速度限制的步骤。

12.如权利要求11之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含藉由搜寻位于车辆位置远端资料库之决定速度限制的步骤。

13.如权利要求10之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含利用车辆上摄像机读取道路标志速度限制的步骤。

14.如权利要求10之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含将安全驾驶系统中央微处理器藉由耦合到车辆的OBD-II连接器连接至CAN汇流排通信网路的步骤。

15.如权利要求10之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含将超过设定容许值之车辆速度传送至远程智能电话的步骤。

16.如权利要求10之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含在CAN汇流排与机载无线通信装置之间作配对之蓝牙连接的步骤。

17.如权利要求10之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含侦测车辆操作者在驾驶时发短信以及传送侦测结果至无线通信装置的步骤。

18.如权利要求10之远程地在车辆中监视以及执行控制命令的方法，其中包含侦测车辆加速表读数以及由其中决定出潜在的鲁莽驾驶以及将潜在的鲁莽驾驶之决定传送至远程无线通信装置的步骤。